機械手畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)綜合實踐報告</b></p><p>　　姓 名 </p><p>　　專 業(yè) 電氣自動化 </p><p>　　班 級 電氣自動化三班 </p><p>　　學 號 2012321

2、308 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2015年3月13日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 機械手的基本介紹1</p><p>　　1.1 機械手的基本結(jié)構(gòu)組成1</p

3、><p>　　1.1.1 氣動手爪1</p><p>　　1.1.2 伸縮氣缸1</p><p>　　1.1.3 回轉(zhuǎn)氣缸及墊板2</p><p>　　1.1.4 提升氣缸2</p><p>　　1.2 直線運動傳動組件2</p><p>　　1.3 氣動控制回路3</p>

4、<p><b>　　2 傳感器部分5</b></p><p>　　2.1 傳感器簡介5</p><p>　　2.2 磁性開關5</p><p>　　2.3 光電傳感器和光纖傳感器5</p><p>　　3 伺服電機應用7</p><p>　　3.1 伺服系統(tǒng)7</p&

5、gt;<p>　　3.2 交流伺服系統(tǒng)的位置控制模式8</p><p><b>　　3.3 接線10</b></p><p>　　3.4 伺服驅(qū)動器的參數(shù)設置與調(diào)整10</p><p>　　3.4.1 參數(shù)設置方式操作說明10</p><p>　　3.4.2 面板操作說明：11</p>

6、<p>　　3.4.3 部分參數(shù)說明11</p><p>　　3.5 最大速度（MAX_SPEED）和啟動/停止速度（SS_SPEED）12</p><p>　　3.6 移動包絡13</p><p>　　4 PLC程序編寫15</p><p>　　4.1 PLC的選型和I/O接線15</p><p&

7、gt;　　4.2 伺服電機驅(qū)動器參數(shù)設置15</p><p>　　4.3 編寫和調(diào)試PLC控制程序16</p><p>　　4.4 初態(tài)檢查復位子程序和回原點子程序19</p><p>　　4.5 急停處理子程序20</p><p><b>　　個人收獲23</b></p><p>&l

8、t;b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　附 錄25</b></p><p><b>　　致 謝28</b></p><p>　　1 機械手的基本介紹</p><p>　　1.1 機械手的基本結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　1.1

9、.1 氣動手爪</p><p>　　用于在各個工作站物料臺上抓取/放下工件。由一個二位五通雙向電控閥控制。見圖 1-1 </p><p>　　圖 1-1 氣動手爪</p><p>　　1.1.2 伸縮氣缸</p><p>　　用于驅(qū)動手臂伸出縮回。由一個二位五通單向電控閥控制。見圖 1-2</p><p>　　圖 1-

10、2 伸縮氣缸</p><p>　　1.1.3 回轉(zhuǎn)氣缸及墊板</p><p>　　用于驅(qū)動手臂正反向90度旋轉(zhuǎn)，由一個二位五通單向電控閥控制。見圖 1-3，圖 1-4</p><p>　　圖 1-3 氣動擺臺</p><p><b>　　圖 1-4 墊板</b></p><p>　　1.1.4 提

11、升氣缸</p><p>　　用于驅(qū)動整個機械手提升與下降。由一個二位五通單向電控閥控制。見圖 1-5</p><p>　　圖 1-5 提升機構(gòu)</p><p>　　1.2 直線運動傳動組件</p><p>　　直線運動傳動組件用以拖動抓取機械手裝置作往復直線運動，完成精確定位的功能。抓取機械手裝置是一個能實現(xiàn)三自由度運動（即升降、伸縮、氣動手

12、指夾緊/松開和沿垂直軸旋轉(zhuǎn)的四維運動）的工作單元，該裝置整體安裝在直線運動傳動組件的滑動溜板上，在傳動組件帶動下整體作直線往復運動，定位到其他各工作單元的物料臺，然后完成抓取和放下工件的功能傳動組件由直線導軌底板、伺服電機及伺服放大器、同步輪、同步帶、直線導軌、滑動溜板、拖鏈和原點接近開關、左、右極限開關組成。伺服電機由伺服電機放大器驅(qū)動，通過同步輪和同步帶帶動滑動溜板沿直線導軌作往復直線運動。從而帶動固定在滑動溜板上的抓取機械手裝置作

13、往復直線運動。同步輪齒距為 5mm，共 12 個齒即旋轉(zhuǎn)一周搬運機械手位移 60mm。抓取機械手裝置上所有氣管和導線沿拖鏈敷設，進入線槽后分別連接到電磁閥組和接線端口上原點接近開關和左、右極限開關安裝在直線導軌底板上。</p><p>　　原點接近開關是一個無觸點的電感式接近傳感器，用來提供直線運動的起始點信號。</p><p>　　左、右極限開關均是有觸點的微動開關，用來提供越程故障時的

14、保護信號：當滑動溜板在運動中越過左或右極限位置時，極限開關會動作，從而向系統(tǒng)發(fā)出越程故障信號。</p><p>　　1.3 氣動控制回路</p><p>　　輸送單元的抓取機械手裝置上的所有氣缸連接的氣管沿拖鏈敷設，插接到電磁閥組上，其氣動控制回路如圖 1-6 所示。</p><p>　　圖 1-6 輸送單元氣動控制回路原理圖</p><p>

15、;　　在氣動控制回路中，驅(qū)動擺動氣缸和氣動手指氣缸的電磁閥采用的是二位五通雙電控電磁閥。雙電控電磁閥與單電控電磁閥的區(qū)別在于，對于單電控電磁閥，在無電控信號時，閥芯在彈簧力的作用下會被復位，而對于雙電控電磁閥，在兩端都無電控信號時，閥芯的位置是取決于前一個電控信號。</p><p><b>　　2 傳感器部分</b></p><p><b>　　2.1 傳感

16、器簡介</b></p><p>　　本機械手設計所使用的傳感器都是接近傳感器，它利用傳感器對所接近的物體具有的敏感特性來識別物體的接近，并輸出相應開關信號，因此，接近傳感器通常也稱為接近開關。</p><p><b>　　2.2 磁性開關</b></p><p>　　磁性開關用來檢測氣缸活塞位置的，即檢測活塞的運動行程的。氣缸的活塞

17、上安裝一個永久磁鐵的磁環(huán)，從而提供一個反映氣缸活塞位置的磁場。而安裝在氣缸外側(cè)的磁性開關用舌簧開關作磁場檢測元件。當氣缸中隨活塞移動的磁環(huán)靠近開關時，舌簧開關的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點閉合；當磁環(huán)移開開關后，簧片失磁，觸點斷開。觸點閉合或斷開即提供了氣缸活塞伸出或縮回的位置。</p><p>　　磁性開關安裝位置的調(diào)整方法是松開它的緊定螺栓，讓磁性開關順著氣缸滑動，到達指定位置后，再旋緊緊固螺栓。</

18、p><p>　　2.3 光電傳感器和光纖傳感器</p><p>　　光電傳感器“光電傳感器” 是利用光的各種性質(zhì)，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。其中輸出形式為開關量的傳感器為光電式接近開關。</p><p>　　漫射式光電開關是利用光照射到被測物體上后反射回來的光線而工作的，由于物體反射的光線為漫射光，故稱為漫射式光電接近開關。它的光發(fā)射器與光接收器處于同一

19、側(cè)位置。且為一體化結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖 2-1 E3Z-L61 光電開關電路原理圖</p><p><b>　　3 伺服電機應用</b></p><p><b>　　3.1 伺服系統(tǒng)</b></p><p>　　現(xiàn)代高性能的伺服系統(tǒng)，大多數(shù)采用永磁交流伺服系統(tǒng)其中包括永磁同步交流伺服電動機

20、和全數(shù)字交流永磁同步伺服驅(qū)動器兩部分。</p><p>　　伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的 U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。</p><p>　　交流永磁同步伺服驅(qū)動器主要有伺服控制單元、功率驅(qū)動單元、通訊接口單元、伺服電動機

21、及相應的反饋檢測器件組成，其中伺服控制單元包括位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器等等。結(jié)構(gòu)組成如圖 3-1 所示。</p><p>　　圖 3-1 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)</p><p>　　伺服驅(qū)動器均采用數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，其優(yōu)點是可以實現(xiàn)比較復雜的控制算法，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為核心設計的驅(qū)動電路,IPM 內(nèi)部集成了驅(qū)動電

22、路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路,在主回路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊。</p><p>　　功率驅(qū)動單元首先通過整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應的直流電。再通過三相正弦 PWM 電壓型逆變器變頻來驅(qū)動三相永磁式同步交流伺服電機。逆變部分（DC-AC）采用功率器件集成驅(qū)動電路，保護電路和功率開關于一體的智能功率模塊（IPM），主要拓撲結(jié)構(gòu)是采用了三相橋式

23、電路，原理圖見圖 3-2。利用了脈寬調(diào)制技術(shù)即 PWM，（Pulse Width Modulation）通過改變功率晶體管交替導通的時間來改變逆變器輸出波形的頻率,改變每半周期內(nèi)晶體管的通斷時間比,也就是說通過改變脈沖寬度來改變逆變器輸出電壓副值的大小以達到調(diào)節(jié)功率的目的</p><p>　　圖 3-2 三相逆變電路</p><p>　　3.2 交流伺服系統(tǒng)的位置控制模式</p>

24、;<p>　　伺服驅(qū)動器輸出到伺服電機的三相電壓波形基本是正弦波（高次諧波被繞組電感濾除），而不是像步進電機那樣是三相脈沖序列，即使從位置控制器輸入的是脈沖信號。</p><p>　　伺服系統(tǒng)用作定位控制時，位置指令輸入到位置控制器，速度控制器輸入端前面的電子開關切換到位置控制器輸出端，同樣，電流控制器輸入端前面的電子開關切換到速度控制器輸出端。因此，位置控制模式下的伺服系統(tǒng)是一個三閉環(huán)控制系統(tǒng)，兩

25、個內(nèi)環(huán)分別是電流環(huán)和速度環(huán)。</p><p>　　由自動控制理論可知，這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。在足夠高的開環(huán)增益下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差接近為零。這就是說，在穩(wěn)態(tài)時，伺服電機以指令脈沖和反饋脈沖近似相等時的速度運行。反之，在達到穩(wěn)態(tài)前，系統(tǒng)將在偏差信號作用下驅(qū)動電機加速或減速。若指令脈沖突然消失（例如緊急停車時，PLC立即停止向伺服驅(qū)動器發(fā)出驅(qū)動脈沖），伺服電機仍會運行到反饋脈沖數(shù)等于指令

26、脈沖消失前的脈沖數(shù)才停止。</p><p>　　位置控制模式下電子齒輪的概念位置控制模式下，等效的單閉環(huán)系統(tǒng)方框圖如圖 3-3 所示。</p><p>　　圖 3-3 等效的單閉環(huán)位置控制系統(tǒng)方框圖</p><p>　　圖中，指令脈沖信號和電機編碼器反饋脈沖信號進入驅(qū)動器后，均通過電子齒輪變換才進行偏差計算。電子齒輪實際是一個分-倍頻器，合理搭配它們的分-倍頻值，可

27、以靈活地設置指令脈沖的行程。松下 MINAS A4 系列 AC 伺服電機?驅(qū)動器在 機械手中，采用了松下 MADDT1207003 全數(shù)字交流永磁同步伺服驅(qū)動裝置作為運輸機械手的運動控制裝置。</p><p>　　MHMD022P1U 的含義：MHMD 表示電機類型為大慣量，02 表示電機的額定功率為200W，2表示電壓規(guī)格為 200V，P 表示編碼器為增量式編碼器，脈沖數(shù)為 2500p/r，分辨率 10000，

28、輸出信號線數(shù)為 5 根線。</p><p>　　圖 3-4 伺服電機結(jié)構(gòu)概圖</p><p>　　MADDT1207003 的含義：MADDT 表示松下 A4 系列 A 型驅(qū)動器，T1 表示最大瞬時輸出電流為 10A，2 表示電源電壓規(guī)格為單相 200V，07 表示電流監(jiān)測器額定電流為7.5A，003 表示脈沖控制專用。</p><p><b>　　3.3

29、 接線</b></p><p>　　MADDT1207003 伺服驅(qū)動器面板上有多個接線端口，其中：</p><p>　　X1：電源輸入接口，AC220V 電源連接到 L1、L3 主電源端子，同時連接到控制電源端子 L1C、L2C 上。</p><p>　　X2：電機接口和外置再生放電電阻器接口。U、V、W 端子用于連接電機。必須注意，電源電壓務必按照驅(qū)

30、動器銘牌上的指示，電機接線端子（U、V、W）不可以接地或短路，交流伺服電機的旋轉(zhuǎn)方向不像感應電動機可以通過交換三相相序來改變，必須保證驅(qū)動器上的 U、V、W、E 接線端子與電機主回路接線端子按規(guī)定的次序一一對應，否則可能造成驅(qū)動器的損壞。電機的接線端子和驅(qū)動器的接地端子以及濾波器的接地端子必須保證可靠的連接到同一個接地點上。機身也必須接地。RB1、RB2、RB3 端子是外接放電電阻MADDT1207003 的規(guī)格為 100?/10W，沒

31、有使用外接放電電阻。</p><p>　　X6：連接到電機編碼器信號接口，連接電纜應選用帶有屏蔽層的雙絞電纜，屏蔽層應接到電機側(cè)的接地端子上，并且應確保將編碼器電纜屏蔽層連接到插頭的外殼（FG）上。</p><p>　　X5：I/O 控制信號端口，其部分引腳信號定義與選擇的控制模式有關，不同模式下的接線請參考《松下 A 系列伺服電機手冊》。伺服電機用于定位控制，選用位置控制模式。所采用的是

32、簡化接線方式。</p><p>　　3.4 伺服驅(qū)動器的參數(shù)設置與調(diào)整</p><p>　　松下的伺服驅(qū)動器有七種控制運行方式，即位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、位置/速度控制、位置/轉(zhuǎn)矩、速度/轉(zhuǎn)矩、全閉環(huán)控制。位置方式就是輸入脈沖串來使電機定位運行，電機轉(zhuǎn)速與脈沖串頻率相關，電機轉(zhuǎn)動的角度與脈沖個數(shù)相關；速度方式有兩種，一是通過輸入直流-10V 至—+10V 指令電壓調(diào)速，二是選用驅(qū)動器

33、內(nèi)設置的內(nèi)部速度來調(diào)速；轉(zhuǎn)矩方式是通過輸入直流-10V 至—+10V 指令電壓調(diào)節(jié)電機的輸出轉(zhuǎn)矩，這種方式下運行必須要進行速度限制，有如下兩種方法：1）設置驅(qū)動器內(nèi)的參數(shù)來限制，2）輸入模擬量電壓限速。</p><p>　　3.4.1 參數(shù)設置方式操作說明</p><p>　　MADDT1207003 伺服驅(qū)動器的參數(shù)共有 128 個，Pr00-Pr7F，可以通過與 PC 連接后在專門的調(diào)

34、試軟件上進行設置，也可以在驅(qū)動器上的面板上進行設置。在 PC 上安裝，通過與伺服驅(qū)動器建立起通信，就可將伺服驅(qū)動器的參數(shù)狀態(tài)讀出或?qū)懭?，非常方便。當現(xiàn)場條件不允許，或修改少量參數(shù)時，也可通過驅(qū)動器上操作面板來完成。</p><p>　　3.4.2 面板操作說明：</p><p>　?、賲?shù)設置，先按“Set”鍵，再按“Mode”鍵選擇到“Pr00”后，按向上、下或向左的方向鍵選擇通用參數(shù)的

35、項目，按“Set”鍵進入。然后按向上、下或向左的方向鍵調(diào)整參數(shù)，調(diào)整完后，按“S”鍵返回。選擇其它項再調(diào)整。</p><p>　?、趨?shù)保存，按“M”鍵選擇到“EE-SET”后按“Set”鍵確認，出現(xiàn)“EEP -”，然后按向上鍵 3 秒鐘，出現(xiàn)“FINISH”或“reset”，然后重新上電即保存。</p><p>　　③手動 JOG 運行， “Mode”按鍵選擇到“AF-ACL” 然后按向

36、上、，下鍵選擇到“AF-JOG”按“Set”鍵一次，顯示“JOG -”，然后按向上鍵 3 秒顯示“ready”，再按向左鍵 3 秒出現(xiàn)“on”鎖緊軸，按向上、下鍵，點擊正反轉(zhuǎn)。注意先將 S-ON 斷開。</p><p>　　3.4.3 部分參數(shù)說明</p><p>　　伺服驅(qū)動裝置工作于位置控制模式，S7-226 的 Q0.0 輸出脈沖作為伺服驅(qū)動器的位置指令，脈沖的數(shù)量決定伺服電機的旋轉(zhuǎn)

37、位移，即機械手的直線位移，脈沖的頻率決定了伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度，即機械手的運動速度，S7-226 的 Q0.1 輸出脈沖作為伺服驅(qū)動器的方向指令。對于控制要求較為簡單，伺服驅(qū)動器可采用自動增益調(diào)整模式。根據(jù)上述要求，伺服驅(qū)動器參數(shù)設置如圖 3-5 （見附錄）</p><p>　　S7-200 PLC 的脈沖輸出功能及位控編程</p><p>　　S7-200 有兩個內(nèi)置 PTO/PWM 發(fā)生

38、器，用以建立高速脈沖串（PTO）或脈寬調(diào)節(jié)（PWM）信號波形。一個發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點 Q0.0，另一個發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點 Q0.1。</p><p>　　當組態(tài)一個輸出為 PTO 操作時，生成一個 50%占空比脈沖串用于步進電機或伺服電機的速度和位置的開環(huán)控制。內(nèi)置 PTO 功能提供了脈沖串輸出，脈沖周期和數(shù)量可由用戶控制。但應用程序必須通過 PLC 內(nèi)置 I/O 提供方向和限位控制。</p>

39、<p>　　為了簡化用戶應用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向?qū)Э梢詭椭脩粼诤芏痰臅r間內(nèi)全部完成 PWM、PTO 或位控模塊的組態(tài)。向?qū)Э梢陨晌恢弥噶睿脩艨梢杂眠@些指令在其應用程序中為速度和位置提供動態(tài)控制。</p><p>　　開環(huán)位控用于步進電機或伺服電機的基本信息借助位控向?qū)ЫM態(tài) PTO 輸出時，需要用戶提供一些基本信息，逐項介紹如下：</p>

40、;<p>　　3.5 最大速度（MAX_SPEED）和啟動/停止速度（SS_SPEED）</p><p>　　圖 3-6 是這兩個概念的示意圖。</p><p>　　MAX_SPEED 是允許的操作速度的最大值，它應在電機力矩能力的范圍內(nèi)。驅(qū)動負載所需的力矩由摩擦力、慣性以及加速/減速時間決定。</p><p>　　圖 3-6 最大速度和啟動/停止速度

41、示意</p><p>　　SS_SPEED 的數(shù)值應滿足電機在低速時驅(qū)動負載的能力，如果 SS_SPEED 的數(shù)值過低，電機和負載在運動的開始和結(jié)束時可能會搖擺或顫動。如果 SS_SPEED 的數(shù)值過高，電機會在啟動時丟失脈沖，并且負載在試圖停止時會使電機超速。通常，SS_SPEED 值是 MAX_SPEED 值的 5%至 15%。</p><p>　　加速時間 ACCEL_TIME：電機

42、從 SS_SPEED 速度加速到 MAX_SPEED速度所需的時間。</p><p>　　減速時間 DECEL_TIME：電機從 MAX_SPEED 速度減速到 SS_SPEED速度所需要的時間。</p><p>　　圖 3-7 加速和減速時間</p><p>　　加速時間和減速時間的缺省設置都是 1000 毫秒。通常，電機可在小于 1000 毫秒的時間內(nèi)工作。參見

43、圖 3-7。這 2 個值設定時要以毫秒為單位。電機的加速和失速時間通常要經(jīng)過測試來確定。開始時，應輸入一個較大的值。逐漸減少這個時間值直至電機開始失速，從而優(yōu)化應用中的這些設置。</p><p><b>　　3.6 移動包絡</b></p><p>　　一個包絡是一個預先定義的移動描述，它包括一個或多個速度，影響著從起點到終點的移動。一個包絡由多段組成，每段包含一個達

44、到目標速度的加速/減速過程和以目標速度勻速運行的一串固定數(shù)量的脈沖。位控向?qū)峁┮苿影j定義界面，應用程序所需的每一個移動包絡均可在這里定義。PTO 支持最大 100 個包絡。</p><p>　　定義一個包絡，包括如下幾點：①選擇操作模式；②為包絡的各步定義指標。③</p><p>　　為包絡定義一個符號名。</p><p>　　選擇包絡的操作模式：PTO 支持相

45、對位置和單一速度的連續(xù)轉(zhuǎn)動兩種模式，如圖 3-8 所示，相對位置模式指的是運動的終點位置是從起點側(cè)開始計算的脈沖數(shù)量。單速連續(xù)轉(zhuǎn)動則不需要提供終點位置，PTO 一直持續(xù)輸出脈沖，直至有其他命令發(fā)出，例如到達原點要求停發(fā)脈沖。</p><p>　　圖 3-8 一個包絡的操作模式</p><p>　　一個步是工件運動的一個固定距離，包括加速和減速時間內(nèi)的距離。PTO 每一包絡最大允許 29 個

46、步。每一步包括目標速度和結(jié)束位置或脈沖數(shù)目等幾個指標。 3-9 圖所示為一步、兩步、三步和四步包絡。注意一步包絡只有一個常速段，兩步包絡有兩個常速段，依次類推。步的數(shù)目與包絡中常速段的數(shù)目一致。</p><p>　　圖 3-9 包絡的步數(shù)示</p><p><b>　　4 PLC程序編寫</b></p><p>　　4.1 PLC的選型和I/O

47、接線</p><p>　　輸送單元所需的 I/O 點較多。其中，輸入信號包括來自按鈕/指示燈模塊的按鈕、開關等主令信號，各構(gòu)件的傳感器信號等；輸出信號包括輸出到抓取機械手裝置各電磁閥的控制信號和輸出到伺服電機驅(qū)動器的脈沖信號和驅(qū)動方向信號；此外尚須考慮在需要時輸出信號到按鈕/指示燈模塊的指示燈，以顯示本單元或系統(tǒng)的工作狀態(tài)。由于需要輸出驅(qū)動伺服電機的高速脈沖，PLC 應采用晶體管輸出型。基于上述考慮，選用西門子

48、S7-226 DC/DC/DC 型 PLC，共 24 點輸入，16 點晶體管輸出。表 4-1 （見附錄）給出了 PLC 的 I/O 信號表。</p><p>　　左右兩極限開關 LK2 和 LK1 的動合觸點分別連接到 PLC 輸入點 I0.2 和 I0.1。必須注意的是，LK2、LK1 均提供一對轉(zhuǎn)換觸點，它們的靜觸點應連接到公共點 COM，而動斷觸點必須連接到伺服驅(qū)動器的控制端口 CNX5 的 CCWL（9

49、腳）和 CWL（8腳）作為硬聯(lián)鎖保護目的是防范由于程序錯誤引起沖極限故障而造成設備損壞。接線時請注意</p><p>　　晶體管輸出的 S7-200 系列 PLC，供電電源采用 DC24V 的直流電源，與前面各工作單元的繼電器輸出的 PLC 不同。接線時也請注意，千萬不要把 AC220V 電源連接到其電源輸入端。</p><p>　　4.2 伺服電機驅(qū)動器參數(shù)設置</p>&

50、lt;p>　　表 4-2 伺服電機驅(qū)動器參數(shù)設置表</p><p>　　4.3 編寫和調(diào)試PLC控制程序</p><p>　　主程序清單如主程序梯形圖所示</p><p>　　圖 4-3 主程序梯形圖</p><p>　　4.4 初態(tài)檢查復位子程序和回原點子程序</p><p>　　系統(tǒng)上電且按下復位按鈕后，就調(diào)

51、用初態(tài)檢查復位子程序，進入初始狀態(tài)檢查和復位操作階段，目標是確定系統(tǒng)是否準備就緒，若未準備就緒，則系統(tǒng)不能啟動進入運行狀態(tài)。</p><p>　　抓取機械手裝置返回原點的操作，在輸送單元的整個工作過程中，都會頻繁地進行。因此編寫一個子程序供需要時調(diào)用是必要的。回原點子程序是一個帶形式參數(shù)的子程序，在其局部變量表中定義了一個 BOOL 輸入?yún)?shù) START，當使能輸入（EN） START和輸入為 ON 時，啟動子程

52、序調(diào)用，如圖 4-4（a）所示。子程序的梯形圖則如圖 4-4（b）所示，當 START (即局部變量 L0.0) ON 時，置位 PLC 的方向控制輸出 Q0.0，并且這一操作放在 PTO0_RUN 指令之后，這就確保了方向控制輸出的下一個掃描周期才開始脈沖輸出。</p><p>　?。╝）回原點子程序的調(diào)用</p><p>　　（b）回原點子程序梯形圖</p><p&

53、gt;　　圖 4-4 回原點子程序</p><p>　　帶形式參數(shù)的子程序是西門子系列 PLC 的優(yōu)異功能之一，輸送單元程序中好幾個子程序均使用了這種編程方法。</p><p>　　4.5 急停處理子程序</p><p>　　當系統(tǒng)進入運行狀態(tài)后，在每一掃描周期都調(diào)用急停處理子程序。該子程序也帶形式參數(shù)，在其局部變量表中定義了二個 BOOL 型的輸入/輸出參數(shù) AD

54、JUST 和 MAIN_CTR,參數(shù) MAIN_CTR 傳遞給全局變量主控標志 M2.0，并由 M2.0 當前狀態(tài)維持，此變量的狀態(tài)決定了系統(tǒng)在運行狀態(tài)下能否執(zhí)行正常的傳送功能測試過程。參數(shù) ADJUST 傳遞給全局變量包絡調(diào)整標志 M2.5，并由 M2.5 當前狀態(tài)維持，此變量的狀態(tài)決定了系統(tǒng)在移動機械手的工序中，是否需要調(diào)整運動包絡號。</p><p>　　急停處理子程序梯形圖如圖 4-5 所示，說明如下：&

55、lt;/p><p>　?、佼敿蓖０粹o被按下時，MAIN_CTR置0，M2.0置0，傳送功能測試過程停止。</p><p>　?、谌艏蓖Ｇ白トC械手正在前進中，(從供料往加工，或從加工往裝配，或從裝配往分揀)，則當急停復位的上升沿到來時，需要啟動使機械手低速回原點過程。到達原點后，置位 ADJUST 輸出，傳遞給包絡調(diào)整標志 M2.5，以便在傳送功能測試過程重新運行后，給處于前進工步的過程調(diào)整包

56、絡用，例如，對于從加工到裝配的過程，急停復位重新運行后，將執(zhí)行從原點到裝配的包絡。</p><p>　?、廴艏蓖Ｇ白トC械手正在高速返回中，則當急停復位的上升沿到來時，使高速返回步復位，轉(zhuǎn)到下一步即擺臺右轉(zhuǎn)和低速返回。</p><p>　　圖 4-5 急停處理子程序</p><p>　　事實上，其他各工步編程中運用的思路和方法，基本上與上述三步類似。按此，不難編制出

57、傳送功能測試過程的整個程序。</p><p>　　“抓取工件”和“放下工件”子程序較為簡單，此處不再詳述</p><p><b>　　個人收獲</b></p><p>　　隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近尾聲，經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)實踐終于完成了。</p><p>　　本次畢業(yè)實踐主要包括機械手的零件圖設計，機械手裝配

58、步驟介紹，傳感器的應用介紹，伺服電機參數(shù)設置和使用說明，三相異步電動機的使用介紹，西門子PLC的使用和簡單的程序編寫。</p><p>　　通過本次畢業(yè)實踐讓我學到了很多，同時也發(fā)現(xiàn)了很多自己的不足之處。因為課題的選擇是機械手設計，我查閱了大量的機械設計專業(yè)的文獻，學到了很多設計原理，發(fā)現(xiàn)了很多開始的想法不切實際，設計出的機械手跟一開始自己想象的有所出入。比如，原先我的設計思想是機械手可以實現(xiàn)三百六十度旋轉(zhuǎn)，但是

59、實際設計起來技術(shù)有限達不到這用要求，只能退而求其次，完成九十度旋轉(zhuǎn)。另外對伺服電機了解不多，我查閱了松下伺服電機的說明手冊，才能完成參數(shù)設置等的設計要求。另外對于西門子PLC的程序編寫讓我學到了很多自動化的知識。讓我的知識面拓寬。</p><p>　　總之，這次畢業(yè)設計不僅是我學習知識的檢驗，也是對我能力的依次檢驗，更讓我認識到了我的擅長之處和不足之處。感謝這次畢業(yè)設計帶給我的提高。</p><

60、;p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 唐樹忠，張素琴，韓群生，機械制圖基礎，天津大學出版社，2004</p><p>　　[2] 丁樹模，機械工學，機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[3] 張萃，王磊，液壓與氣壓傳動，清華大學出版社，2011</p><p>　　[4] 胡幸鳴

61、，電機及拖動基礎，機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[5] 孔凡才，自動控制原理與系統(tǒng)，機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[6] 張玉蓮，傳感器與自動檢測技術(shù)，機械工業(yè)出版社，2012</p><p>　　[7] 寇寶泉，程樹康，交流伺服電機及其控制，機械工業(yè)出版社。</p><p>　　[8] 王阿根，電氣可編程控制

62、原理與應用，清華大學出版社，2010</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　3-6伺服參數(shù)設置表格</p><p>　　表 4-1 輸送單元 PLC 的 I/O 信號表</p><p>　　圖 2-1 三相反應式步進電動機的原理圖</p><p><b>　　

63、致 謝</b></p><p>　　通過這次關于自動化機械手的機械構(gòu)造設計和軟件編程。讓我學到了很多，也發(fā)現(xiàn)了自己的好多不足之處。</p><p>　　在此要感謝我的指導老師悉心的指導，感謝老師對我的幫助。再設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式。是我學到了很多東西，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了

64、我的能力，樹立了自己對自己工作能力的信心，相信會對今后的工作學習有非常重要的影響。</p><p>　　隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計接近尾聲，經(jīng)過兩個多月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前總覺得畢業(yè)設計只是對這幾年學習的一個總結(jié)，但現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)自己想的太片面了，畢業(yè)設計不僅是對前面學習的知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高，通過這次畢業(yè)設計是我明白了自己的知識還是有所欠缺，眼高手低。<

65、/p><p>　　學習是一個積累的過程，在以后的生活和學習中我應該繼續(xù)不斷學習充實自己，提高自己的知識和綜合素質(zhì)。</p><p>　　畢業(yè)綜合實踐成績評定</p><p><b>　　指導教師評語 ：</b></p><p>　　平時成績： </p><p>　　報告成績：

66、 教師簽字： </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　答辯教師評語：</b></p><p>　　答辯成績： 答辯組

67、長： </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　參加學院公開答辯加分成績：</p><p>　　答辯組長： </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　畢業(yè)綜合實踐總